一种永磁同步电机弱磁控制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115940718A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211542340.8(22)申请日2022.12.02(71)申请人河南科技大学地址471023河南省洛阳市洛龙区开元大道263号(72)发明人高建平赵宾鹏郗建国(74)专利代理机构郑州睿信知识产权代理有限公司41119专利代理师吴敏(51)Int.Cl.H02P21/00(2016.01)H02P21/22(2016.01)H02P25/024(2016.01)H02P27/08(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种永磁同步电机弱磁控制方法(57)摘要本发明涉及一种永磁同步电机弱磁控制方法，属于电机控制技术领域。本发明提出只采用直轴电流调节器，交轴电压通过分区直接给定的方法；将最大转矩电流比控制曲线线性化为一条直线，并根据该直线的斜率结合电压矢量幅值与逆变器直流端输出电压的最大值，判断弱磁控制和最大转矩电流比控制切换模式；根据构建出交轴电压和电流之间的线性数学关系，并结合直轴电流的大小判断弱磁运行区域，分区给定交轴电压，使电机交轴电压指令值能根据电机转速的变化实时调节。本发明提高了电机控制模式切换时的响应速度，使电机稳定工作在最优工作点，保证了电机运行时的稳定性和控制系统的带载能力。CN115940718ACN115940718A权利要求书1/2页1.一种永磁同步电机弱磁控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：1)根据电机d、q轴电流的关系确定电机的工作方式，当电机d、q轴电流满足设定关系时采用最大转矩电流比控制，否则采用弱磁控制；2)当采用弱磁控制时，根据电机d轴电流将电机的弱磁区域划分为弱磁一区和深度弱磁区，为不同区域设置不同的q轴电压，设置的q轴电压为线性变化的电压。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机弱磁控制方法，其特征在于，所述步骤2)中的采用恒转矩曲线、电压极限圆和电流极限圆的交点的d轴电流作为判断弱磁一区和深度弱磁区的参考电流，当电机d轴电流小于参考电流时，电机运行于弱磁一区，当电机d轴电流不小于参考电流时，电机运行于深度弱磁区。3.根据权利要求2所述的永磁同步电机弱磁控制方法，其特征在于，所述参考电流的计算公式为：其中id(B)为参考电流，Ld、Lq分别是d、q轴电感分量，ψf是永磁体磁链，ωe是电机电角速度，ismax是电机定子电流空间矢量最大值，usmax是电机定子电压空间矢量最大值。4.根据权利要求1‑3中任一项所述的永磁同步电机弱磁控制方法，其特征在于，所述步骤2)中q轴电压设置采用公式为：C＝Rs‑DωeLquq0为线性变化的q轴电压给定值，usmax是电机定子电压空间矢量最大值，id为定子电流直轴分量，iq为定子电流交轴分量，ωe为电机电角速度，Lq为q轴电感，D为参数，Rs是定子电阻。5.根据权利要求4所述的永磁同步电机弱磁控制方法，其特征在于，参数D取值范围为0.8～1。6.根据权利要求4所述的永磁同步电机弱磁控制方法，其特征在于，所述步骤1)中的设定关系为：id＞kiqid为定子电流直轴分量，iq为定子电流交轴分量，k为MTPA控制曲线线性拟合得到的OA直线的斜率，A点为MTPA控制曲线和电流极限圆交点。7.根据权利要求6所述的永磁同步电机弱磁控制方法，其特征在于，OA直线的斜率k采用的计算公式为：2CN115940718A权利要求书2/2页其中，Ld、Lq分别是d、q轴电感分量，ψf是永磁体磁链，ismax是电机定子电流空间矢量最大值。8.根据权利要求6所述的永磁同步电机弱磁控制方法，其特征在于，MTPA控制曲线的确定过程为：建立基速以下最大转矩电流比控制方程，利用定子电流方程和电磁转矩方程构造拉格朗日函数，将电磁转矩方程作为辅助函数，根据拉格朗日定理，求解使输出转矩最大时的直轴电流方程，该方程对应的曲线即为MTPA控制曲线。3CN115940718A说明书1/6页一种永磁同步电机弱磁控制方法技术领域[0001]本发明涉及一种永磁同步电机弱磁控制方法，属于电机控制技术领域。背景技术[0002]永磁同步电机(PMSM)以其结构简单、运行可靠等优点被广泛作为电动汽车的驱动电机。然而，受到逆变器直流端电压的限制，电机无法继续升高转速至基速以上。为了使电机保持恒功率运行和具备较宽的调速范围，满足电动汽车高速运行的行驶工况，往往需要驱动电机在基速以上运行，因此需要对电机进行弱磁扩速。[0003]申请公开号为CN112865653A的中国专利申请文件公开了一种新型变交轴电压单电流调节器弱磁控制方法，该方法通过引入比例系数K，重新建立弱磁控制中交轴电压给定值的函数方程，提高电机的工作效率，但可进一步优化电机需要退出弱磁控制时